Вибрации

Энергия механической волны (7)

Эффект Доплера в акустике (8)

 

 

Механические колебания и волны

 

Общие представления

Колебания — это движение, которое точно или приблизительно повторяется через определенные промежутки времени.

Одним из наиболее распространенных видов колебаний являются механические. Они заключаются в периодическом изменении коорди­нат тела и скорости его перемещения. С понятием «колебание» тесно связано другое — «волна».

Колебания, распространяющие­ся в пространстве, называют волной. Таким образом, механические колебания обусловливают появление механических волн. Необходимым условием их распространения является наличие твердой, жидкой или газообразной среды. В вакууме механические волны отсутствуют.

К числу механических колебаний, возникающих при реализа­ции технологических процессов, относится вибрация. Механические волны включают инфразвук, акустические колебания и ультразвук. Вибрация и механические волны имеют общую природу, так как, их источником являются колебания твердой, жидкой или газообразной сред.

 

Вибрации

 

Простейшим видом вибрации являются гармонические (синусои­дальные) колебания.

По способу передачи человеку различают вибрации локальные и общие. Локальные передаются через руки (при работе с ручными маши­нами, органами управления), общие — через опорные поверхности стоящего, сидящего или лежащего человека.

Местные вибрации создают преимущественно ручные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия.

Общую вибрацию инициируют, например, самоходные и прицепные машины (транспортная вибрация), экскаваторы, промышленные и строительные краны, станки металлорежущие и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, буровые станки, электрические машины и др.

Характер воздействия вибраций на организм определяется их уров­нями, спектром частот, физиологическими параметрами тела человека.

К проявлениям вибрационной патологии относятся нейро-сосудистые расстройства рук, сопровождаемые интенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной чувствитель­ности, слабостью в кистях. Параллельно развиваются мышечные или костные изменения, неврозы.

Основной причиной вибрации многочисленного оборудования с вращающимися частями, является дисбаланс этих частей, вызванный неоднородностью материа­ла конструкции (литейные раковины, шлаковые включения), искривле­нием валов и роторов, неплотностью крепежных соединений, излишни­ми люфтами и зазорами между отдельными элементами оборудования. Устранение указанных причин и исключение резонансных режимов работы оборудования позволяет резко снизить величину вибраций в источнике возникновения.

Способы снижения вибраций на путях их распространения включа­ют виброгашение, виброизоляцию и вибродемпфирование.

При виброгашении фундамент и установленное на него оборудова­ние соединяют в единую систему с помощью анкерных болтов или цементной заливки.

Во всех случаях, когда это возможно, стараются устано­вить оборудование без фундамента, на виброизоли­рующих опорах. Виброизоляторами служат резиновые или пластмассовые про­кладки, одиночные или составные цилиндрические пружины, листовые рессоры, комбинированные (пружинно-резиновые, пружинно-пластмас­совые, пружинно-рессорные) и пневматические (воздушные подушки) виброизоляторы.

В основе демпфирования лежит поглощение энергии колебания системы за счет увеличения в последней активных потерь. Вибродемп­фирование реализуется применением материалов с большим внутрен­ним трением: малоуглеродистых и малосернистых чугунов, сплавов цветных металлов. Вибродемпфирующие покрытия применяют для снижения колебаний трубопроводов и газопроводов компрессорных станций, воздуховодов систем вентиляции администра­тивных зданий. К числу распространенных вибродемпфирующих по­крытий относятся мастичные и листовые (пенопласт, волосяной вой­лок, поролон, минераловатные плиты, губчатая резина и др.).